CN113042835A - 工具电极及其制作方法、牛角形进浇口的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料成型领域，公开了一种工具电极及其制作方法、牛角形进浇口的加工方法，工具电极及其制作方法不仅实现了工具电极的结构设计、检验，还能够通过牛角形电极的旋转模拟加工过程，从而确定牛角形电极与模具的相对位置，有助于工具电极的加工成型和装配使用。采用该方法制成的工具电极能够对模具加工成型封闭式的牛角形进浇口，从而消除镶件夹线的问题，将本实施例的工具电极用于EDM放电加工，能够在模具上加工成型封闭式牛角形进浇口，一方面消除了传统方式生产产品的镶件夹线问题，另一方面也省去了镶件及镶件制作的各工段的加工成本。

Description

工具电极及其制作方法、牛角形进浇口的加工方法

技术领域

本发明涉及材料成型技术领域，尤其涉及一种工具电极及其制作方法、牛角形进浇口的加工方法。

背景技术

牛角形浇口方式是塑胶模具行业内注塑模具进浇系统中常用的一种潜伏浇口，目前，牛角形浇口采用两件开放式牛角形进浇口镶件合配的结构设计方案，对于这种由两件开放式牛角形浇口镶件合配形成浇口的模具，产品注塑成型后，在产品上与两件开放式牛角形进浇口镶件合配边缘对应的位置上存在镶件夹线，从而使得产品外观受到影响，影响精密塑胶成型产品的外观表面品质。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种工具电极及其制作方法，能够制成具有牛角形电极的工具电极，可用于在模具上加工成型封闭式牛角形进浇口。并提供了采用该工具电极加工形成牛角形进浇口的模具牛角形进浇口的加工方法，解决产品镶件夹线问题。

根据本申请的第一方面实施例的工具电极的制作方法，包括：

牛角结构的设计：采用3D制图软件绘制待加工模具，并在待加工模具上的设定位置绘制牛角形进浇口，根据牛角形进浇口绘制牛角结构基本特征，牛角结构用于在模具上加工成型牛角形进浇口；

牛角结构基本特征的检验：使牛角结构基本特征绕一设定轴心转动设定角度，检验牛角结构基本特征是否与模具有干涉，如有干涉，调整所述轴心的位置继续转动牛角结构基本特征，直至转动过程中无干涉；

连接部的设计：绘制连接于牛角结构基本特征的连接部基本特征，并使连接部基本特征在随牛角结构基本特征转动的过程中无干涉，连接部用于牛角形电极的固定连接；

根据牛角结构基本特征和连接部基本特征，加工出牛角形电极。

本申请第一方面实施例的工具电极的制作方法，至少具有如下有益效果：采用该方法制成的工具电极能够对模具加工成型封闭式的牛角形进浇口，从而消除镶件夹线的问题，该方法不仅实现了工具电极的结构设计、检验，还能够通过牛角形电极的旋转模拟加工过程，从而确定牛角形电极与模具的相对位置，有助于工具电极的加工成型和装配使用。

根据本申请的一些实施例，在牛角结构基本特征的检验时，根据模具的牛角形进浇口及牛角结构基本特征画一个辅助内切圆，以所述辅助内切圆的中心点为所述轴心转动牛角结构基本特征，检验牛角结构基本特征是否与模具有干涉，如有干涉则调整所述辅助内切圆的位置继续转动牛角结构基本特征，直至转动过程中无干涉，确定所述辅助内切圆的中心点位置为牛角结构的轴心。

根据本申请的一些实施例，在牛角结构基本特征的检验过程中，使所述牛角结构基本特征在转动时与模具的牛角形进浇口保持设定间隙。

根据本申请的一些实施例，在牛角结构基本特征的检验完成后，还包括，对牛角结构基本特征进行刚性加强。

根据本申请的一些实施例，设计所述连接部基本特征包括第一定位面和第二定位面，第二定位面位于牛角结构的开口的一侧；进行牛角结构基本特征的检验时，在旋转的初始，第二定位面平行于模具待加工牛角形进浇口的表面，牛角结构旋转至所述设定角度时，第一定位面平行于模具的侧壁。

根据本申请的一些实施例，工具电极的制作方法还包括：

电极基准座的设计：采用3D制图软件绘制电极基准座基本特征，所述电极基准座基本特征包括第一基准面和第二基准面，第一基准面平行于模具的底面，第二基准面平行于模具的侧壁，且电极基准座基本特征的中心与牛角结构基本特征的轴心共线；

电极基准座的加工：根据电极基准座基本特征加工出电极基准座。

根据本申请的一些实施例，在电极基准座和牛角形电极之间设置连接治具，包括：

连接治具的设计：采用3D制图软件绘制连接治具基本特征，连接治具基本特征的一端连与牛角形电极的连接部配合连接，另一端伸出于模具的边沿；

连接治具的加工：根据连接治具基本特征加工出连接治具；

工具电极的合配：将连接治具的两端分别连接于电极基准座和牛角形电极的连接部。

根据本申请的一些实施例，先加工牛角形电极的正面，然后合配到电极基准座、连接治具上，再加工牛角形电极的反面。

根据本申请的一些实施例，采用CNC加工工艺进行所述牛角形电极的加工，加工所述牛角形电极的反面时，以电极基准座最大外形分中取数，以电极基准座底部为Z向零点。

根据本申请的第二方面实施例的牛角形进浇口的加工方法：采用EDM加工机台和本申请第一方面实施例的所述的工具电极的制作方法制成的工具电极，对待加工模具进行EDM加工，EDM加工机台驱动牛角形电极绕牛角结构的轴心从起点转动设定角度至终点，然后反转退出。

根据本申请的第三方面实施例的工具电极，工具电极由本申请第一方面实施例的工具电极的制作方法制成。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为具有牛角形进浇口的模具的一个剖视图；

图2为本申请实施例中牛角形电极与模具的位置关系示意图；

图3为牛角形电极的一个立体示意图；

图4为工具电极一个实施例的爆炸示意图；

图5为工具电极一个实施例的立体示意图；

图6为采用图5所示实施例的工具电极加工模具的加工位置示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为模具加工过程工具电极的各位置示意图；

图9为工具电极位于起点位置时的示意图；

图10为工具电极位于终点位置时的示意图。

附图标记：

电极基准座100，电极基准座基本特征100'，中心101，第一基准面110，第二基准面120；

牛角形电极200，牛角形电极基本特征200'，牛角结构210，牛角结构基本特征210'，轴心211，开口212，连接部230，连接部基本特征230'，第一定位面233，第二定位面234；

连接治具300，连接治具基本特征300'；

夹具400；

模具10，牛角形进浇口11，表面12，侧壁13，底面14，辅助内切圆15。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二等，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

传统的牛角形进浇口是由两件镶件合配形成的开放式牛角形浇口，产品注塑成型后，在产品上与两件开放式牛角形进浇口镶件合配边缘对应的位置上存在镶件夹线问题，从而影响精密塑胶成型产品的外观表面品质。另外，因模具设计开放式牛角形进浇口镶件，将产生相应的材料成本，以及线割、磨床、CNC等工段的加工成本，模具生产的周期长。本申请实施例提供的工具电极制作方法能够用于制作具有牛角电极的工具电极，从而用于对模具加工封闭式的牛角形进浇口，能够消除传统模具生产的产品的镶件夹线问题。

图1为具有牛角形进浇口的模具的一个剖视图，图2为本申请实施例中牛角形电极与模具的位置关系示意图，图3为牛角形电极的一个立体示意图，参考图1至图3，工具电极的制作方法包括：

牛角结构210的设计：采用3D制图软件绘制待加工模具10，并在待加工模具10上的设定位置绘制牛角形进浇口11，根据牛角形进浇口11绘制牛角结构基本特征210'，牛角结构210用于在模具10上加工成型牛角形进浇口11。

牛角结构基本特征210'的检验：参考图2，使牛角结构基本特征210'绕一设定轴心211转动设定角度(如140°)，检验转动过程中牛角结构基本特征210'是否与模具10有干涉，如有干涉，调整轴心211的位置继续转动牛角结构基本特征210'，直至转动过程中无干涉，由此得出牛角结构210的最佳位置。检验完成后，还可以结合模具10结构特征因素对牛角结构基本特征210'进行刚性加强，以确保牛角形电极200在加工过程中不变形。

连接部230的设计：绘制连接于牛角结构基本特征210'的连接部基本特征230'，并使连接部基本特征230'在随牛角结构基本特征210'转动的过程中无干涉。连接部230用于牛角形电极200的固定连接，例如固定连接与治具、以便加工机台驱动牛角形电极200进行加工操作。

加工：牛角结构基本特征210'和连接部基本特征230'组成牛角形电极基本特征200'，根据该牛角形电极基本特征200'加工出牛角形电极200。

其中，3D制图软件可以为目前通常使用的UG、SolidWorks、CATIA、proE等等具有3D数模设计和分析功能的系统。牛角结构基本特征210'是指通过该系统设计而成的牛角结构210数字模型，同理，连接部基本特征230'是连接部230数字模型。牛角电极的加工通常可采用CNC加工，可将设计通过数控编程指导加工中心101进行零件的加工，高精度、高效率的特点。

采用该方法制成的工具电极具有完整型的牛角电极，能够对模具10加工成型封闭式的牛角形进浇口11，从而消除镶件夹线的问题。该方法不仅实现了工具电极的结构设计、检验，还能够通过牛角形电极200的旋转模拟加工过程，从而确定牛角形电极200与模具10的相对位置，有助于工具电极的快速加工成型和装配使用。

参考图1和图2，在上述实施例中，在进行牛角结构基本特征210'的检验时，可根据模具10的牛角形进浇口11及牛角结构基本特征210'画一个辅助内切圆15，画辅助内切圆15时尽量包含所有需加工内容，然后以辅助内切圆15的中心101点为轴心211转动牛角结构基本特征210'，检验牛角结构基本特征210'是否与模具10有干涉，如有干涉则调整辅助内切圆15的位置继续转动牛角结构基本特征210'，直至转动过程中无干涉，确定辅助内切圆15的中心101点位置为牛角结构210的轴心211。可采用以小单位角度转动牛角形电极基本特征200'的方式转动牛角结构基本特征210'，多次检验干涉情况，使结果更为准确，从而获取最佳转动位置。

在一些实施例中，在牛角结构基本特征210'的检验过程中，使牛角结构基本特征210'在转动时与模具10的牛角形进浇口11保持设定间隙，可以为0.05mm至0.10mm的间隙，由此，可有效防止过切，从而获得较佳的加工轨迹。

参考图2和图3，上述实施例中，可在连接部基本特征230'设计第一定位面233和第二定位面234，第二定位面234位于牛角结构210的开口212的一侧。第一定位面233和第二定位面234用于辅助确定牛角形电极200的位置。具体来说，牛角结构基本特征210'在旋转的起点，第二定位面234平行于模具10待加工牛角形进浇口11的表面12，牛角结构210旋转设定角度至终点时，第一定位面233平行于模具10的侧壁13。实际应用当中，牛角形电极200的第一定位面233和第二定位面234也可以在加工设备调试时作为参考。

图4为工具电极一个实施例的爆炸示意图，图5为工具电极一个实施例的立体示意图，参考图4和图5，工具电极的制作方法，还包括电极基准座100的制作。

电极基准座100的设计：采用3D制图软件绘制电极基准座基本特征100'，且电极基准座基本特征100'的中心101与牛角结构基本特征210'的轴心211共线，因此，使电极基准座100绕其中心101转动，能够带动牛角形电极200绕轴心211转动。

电极基准座100的加工：根据电极基准座基本特征100'加工出电极基准座100。

电极基准座100用于连接加工机台，以便加工机台带动牛角形电极200进行进浇口的加工。电极基准座100可以直接与牛角形电极200的连接部230连接，或者通过中间连接件间接地与牛角形电极200的连接部230连接。

图6为采用图5所示实施例的工具电极加工模具10的加工位置示意图，图7为图6的俯视图，同时参考图5和图6，电极基准座100设计时，电极基准座基本特征100'可设计第一基准面110和第二基准面120，第一基准面110平行于模具10的底面14，第二基准面120平行于模具10的侧壁13，由此，电极基准座100可以作为牛角形电极200的基准，便于确定牛角形电极200的位置以及在加工设备调试时作为参考。

参考图4至图7，工具电极在电极基准座100和牛角形电极200之间设置连接治具300，可增加牛角形电极200和加工机台的距离，适用于模具10内模外形较高，加工机台可到达的位置距离牛角形进浇口11加工位置较大的情况，从而，采用连接治具300能够减少牛角形电极200加工量，降低材料成本。该工具电极的制作方法还包括：

连接治具300的设计：采用3D制图软件绘制连接治具基本特征300'，连接治具基本特征300'的一端连与牛角形电极200的连接部230配合连接，另一端伸出于模具10的边沿。连接治具基本特征300'的长度可根据模具10外形尺寸进行合理设置，以使牛角电极位于加工位置时，连接治具基本特征300'的另一端突出于模具10待加工的模具10的外部边沿以避免电极基准座100的运动与模具10发生干涉，例如，可以突出模具10的外部边沿2～3mm。

电极基准座100、连接治具300、牛角形电极200主体设计完成后还需设计用于合配的螺牙孔、螺牙过孔、定位销钉孔等。

连接治具300的加工：根据连接治具基本特征300'加工出连接治具300，可采用CNC加工。

工具电极的合配：将连接治具300的两端分别连接于电极基准座100和牛角形电极200的连接部230(参考图5)。

在一些实施例的工具电极的制作方法中，加工时可先加工牛角形电极200的正面，然后合配到电极基准座100、连接治具300上，再加工牛角形电极200的反面。例如，先将胚料机外装夹，按牛角形电极基本特征200'加工正面，然后通过快走丝线切割沿原电极Z向基准面把电极割下，把切割下的电极合配到电极基准座100、连接治具300上，然后加工反面。可采用CNC加工工艺进行牛角形电极200的加工，加工牛角形电极200的反面时，可采用电极基准座100为加工基准，以电极基准座100最大外形分中取数，Z向以电极基准座100底部为零。

本申请实施例还提供了采用上述实施例的工具电极的制作方法制成的工具电极，将本实施例的工具电极用于EDM放电加工，通过工具电极的牛角结构210，能够对模具加工成型相应的3D封闭式牛角形进浇口，由此模具成型的产品能够消除传统两件镶件合配形成开放式牛角形进浇口模具生产的产品的镶件夹线问题，还能有效减少折损。同时，能够省去镶件的材料投入以及镶件的线割、磨床、CNC等工段的加工成本。

本申请实施例还提供了一种模具牛角形进浇口的加工方法，采用EDM加工机台和上述工具电极的制作方法制成的工具电极，对待加工模具进行EDM加工。EDM加工机台驱动牛角形电极200绕牛角结构210的轴心211从起点转动设定角度至终点，然后反转退出。具体来说，将工具电极连接于EDM加工机台(未图示)，EDM加工机台能够带动工具电极绕轴心211旋转。其中，EDM加工机台可以通过EROWA夹具与电极基准座100连接。EROWA夹具是机械加工领域常用的快速精密定位夹具，EDM电极加工又称电蚀加工或放电加工，是模具加工领域的一种常用加工工艺，利用工具电极和工件(及模具待加工的内模)两极间脉冲放电产生的电蚀作用，通过控制工具电极向工件进给，加工出与工具电极相对应的进浇口形状。因此，通过工具电极的牛角结构210，能够对模具加工成型相应的3D封闭式牛角形进浇口。

对于一些模具，在内膜加工牛角形进浇口11时，如果将牛角形电极200直接机床零位下机至加工起点，牛角形电极200和模具内模可能会发生干涉，以下是采用设计有电极基准座100、连接治具300和牛角形电极200的工具电极对模具内模进行加工的加工过程：

图8为模具加工过程工具电极的各位置示意图，参考图8，图中空心箭头表示下一步流程，右下角坐标为参考坐标。其中，A点位置为内模最大外形之外的位置，B点位置为从A点位置沿Z向移动至与运转加工起点Y向对应的位置，C点位置为加工起点位置。EDM加工时，加工机台驱动从A点位置垂直(沿Z向)下机至B点位置，确保工具电极与内模没有干涉，再从B点位置平移至C点位置，此时牛角形电极200位于运转加工的起点。

同时参考图9和图10，图9为工具电极位于起点位置(图8中的C点位置)时的示意图，图10为工具电极位于终点位置(记为E点位置)时的示意图，工具电极下机至C点位置后，开始运转加工，牛角形电极200从C点位置运转加工转动140度至终点位置E点位置即完成牛角形进浇口11的加工。加工完成后，驱动工具电极反转至C点位置退出进浇口，然后反序退回A点位置即可。

采用本申请实施例的牛角形进浇口的加工方法，能够对模具加工形成具有封闭式的牛角形进浇口，该封闭式的牛角形进浇口能够消除传统两件镶件合配形成开放式牛角形进浇口模具生产的产品的镶件夹线问题，还能有效减少折损率。同时，能够省去镶件的材料投入以及镶件的线割、磨床、CNC等工段的加工成本，从而缩短模具设计和生产周期。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.工具电极的制作方法，其特征在于，包括：

牛角结构的设计：采用3D制图软件绘制待加工模具，并在待加工模具上的设定位置绘制牛角形进浇口，根据牛角形进浇口绘制牛角结构基本特征，牛角结构用于在模具上加工成型牛角形进浇口；

牛角结构基本特征的检验：使牛角结构基本特征绕一设定轴心转动设定角度，检验牛角结构基本特征是否与模具有干涉，如有干涉，调整所述轴心的位置继续转动牛角结构基本特征，直至转动过程中无干涉；

连接部的设计：绘制连接于牛角结构基本特征的连接部基本特征，并使连接部基本特征在随牛角结构基本特征转动的过程中无干涉，连接部用于牛角形电极的固定连接；

根据牛角结构基本特征和连接部基本特征，加工出牛角形电极。

2.根据权利要求1所述的工具电极的制作方法，其特征在于，在牛角结构基本特征的检验时，根据模具的牛角形进浇口及牛角结构基本特征画一个辅助内切圆，以所述辅助内切圆的中心点为所述轴心转动牛角结构基本特征，检验牛角结构基本特征是否与模具有干涉，如有干涉则调整所述辅助内切圆的位置继续转动牛角结构基本特征，直至转动过程中无干涉，确定所述辅助内切圆的中心点位置为牛角结构的轴心。

3.根据权利要求1所述的工具电极的制作方法，其特征在于，在牛角结构基本特征的检验过程中，使所述牛角结构基本特征在转动时与模具的牛角形进浇口保持设定间隙。

4.根据权利要求1所述的工具电极的制作方法，其特征在于，设计所述连接部基本特征包括第一定位面和第二定位面，第二定位面位于牛角结构的开口的一侧；进行牛角结构基本特征的检验时，在旋转的初始，第二定位面平行于模具待加工牛角形进浇口的表面，牛角结构旋转至所述设定角度时，第一定位面平行于模具的侧壁。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的工具电极的制作方法，其特征在于，还包括：

电极基准座的设计：采用3D制图软件绘制电极基准座基本特征，所述电极基准座基本特征包括第一基准面和第二基准面，第一基准面平行于模具的底面，第二基准面平行于模具的侧壁，且电极基准座基本特征的中心与牛角结构基本特征的轴心共线；

电极基准座的加工：根据电极基准座基本特征加工出电极基准座。

6.根据权利要求5所述的工具电极的制作方法，其特征在于，在电极基准座和牛角形电极之间设置连接治具，包括：

连接治具的设计：采用3D制图软件绘制连接治具基本特征，连接治具基本特征的一端连与牛角形电极的连接部配合连接，另一端伸出于模具的边沿；

连接治具的加工：根据连接治具基本特征加工出连接治具；

工具电极的合配：将连接治具的两端分别连接于电极基准座和牛角形电极的连接部。

7.根据权利要求6所述的工具电极的制作方法，其特征在于，先加工牛角形电极的正面，然后合配到电极基准座、连接治具上，再加工牛角形电极的反面。

8.根据权利要求7所述的工具电极的制作方法，其特征在于，采用CNC加工工艺进行所述牛角形电极的加工，加工所述牛角形电极的反面时，以电极基准座最大外形分中取数，以电极基准座底部为Z向零点。

9.牛角形进浇口的加工方法，其特征在于，采用EDM加工机台和权利要求1至8中任一项所述的工具电极的制作方法制成的工具电极，对待加工模具进行EDM加工，EDM加工机台驱动牛角形电极绕牛角结构的轴心从起点转动设定角度至终点，然后反转退出。

10.工具电极，其特征在于，权利要求1至8中任一项所述的工具电极的制作方法制成。

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